Выводы команды под руководством доцента Питера Файнрана из отдела микробиологии и иммунологии опубликованы в международном журнале Molecular Cell.Доцент Файнеран говорит, что так же, как люди восприимчивы к таким вирусам, как грипп и корь, бактерии также должны защищаться от вирусов.«Как люди, мы развили сложные иммунные системы, которые позволяют нашему телу бороться с вирусными инфекциями, которые вызывают у нас болезни.
Удивительно, но бактерии — хотя и одноклеточные организмы — часто обладают аналогичным адаптивным иммунитетом, называемым системами CRISPR-Cas. Эти системы CRISPR-Cas очень сильно отличаются от наших собственных иммунных систем », — говорит он.Исследования его команды позволяют по-новому взглянуть на то, как группы бактерий коллективно защищаются от вирусных угроз.«Люди давно осознали преимущества жизни в сообществах, и бактерии ничем не отличаются, часто проживая в непосредственной близости, чтобы делиться ресурсами.
Однако существуют и потенциальные недостатки для жизни сообщества, поскольку популяции бактерий с высокой плотностью населения более уязвимы для распространения вирусов. — как люди в переполненном автобусе или детском саду », — говорит он.Прорыв произошел, когда исследователи обнаружили, что способность бактерий измерять количество клеток в своих сообществах позволяет бактериям усиливать иммунную систему CRISPR-Cas для предотвращения вирусных вспышек.Доцент Файнран говорит, что бактерии ощущают плотность населения, «разговаривая» друг с другом, используя форму химической связи, известную как определение кворума.«Чем выше плотность населения, тем сильнее становится связь между клетками, что приводит к большей координации иммунной защиты», — говорит он.
Адриан Паттерсон, аспирант и первый автор статьи, говорит, что исследование показывает, что бактериальные клетки превентивно повышают их иммунитет, когда они подвергаются наибольшему риску распространения вируса среди населения.«Они оба увеличивают свою способность генерировать новые иммунные воспоминания и укрепляют существующий иммунитет почти в 500 раз», — говорит Паттерсон.
Роль CRISPR-Cas в обеспечении бактерий вирусным иммунитетом была открыта только в последнее десятилетие.Системы создают генетические воспоминания о конкретных прошлых вирусных инфекциях, беря небольшие фрагменты ДНК вирусов и сохраняя их в банках памяти, чтобы помочь в распознавании и уничтожении будущих инфекций.Один из наименее понятных аспектов области CRISPR-Cas — это то, как бактерии контролируют активность этих систем.
Слишком высокая активность может привести к аутоиммунному заболеванию, убивающему клетку-хозяин, но слишком низкая активность может позволить вирусам уничтожить целые сообщества бактерий. Исследование команды показывает, что, открыто общаясь друг с другом, бактерии находят правильный баланс между этими двумя результатами.
Доктор Саймон Джексон, второй автор исследования, говорит, что бактериальную иммунную систему интересно изучать.«В последнее время мы значительно продвинулись в понимании того, как они функционируют.
По-настоящему захватывающая часть нашего последнего открытия заключается в том, что мы предсказываем, что основанная на коммуникации координация иммунитета CRISPR-Cas будет широко распространена среди всех видов бактерий».